EP1949966B1 - Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer Stauscheibe - Google Patents

Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer Stauscheibe Download PDF

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EP1949966B1
EP1949966B1 EP08001302.2A EP08001302A EP1949966B1 EP 1949966 B1 EP1949966 B1 EP 1949966B1 EP 08001302 A EP08001302 A EP 08001302A EP 1949966 B1 EP1949966 B1 EP 1949966B1
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screw blade
solid wall
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wall helical
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GEA Mechanical Equipment GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
    • B04B1/20—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl
    • B04B2001/2041—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles discharging solid particles from the bowl by a conveying screw coaxial with the bowl axis and rotating relatively to the bowl with baffles, plates, vanes or discs attached to the conveying screw

Definitions

  • the invention relates to a solid bowl screw centrifuge with a baffle plate according to the preamble of claim 1.
  • baffles With solid bowl centrifuges, the use of baffles causes a build-up effect that affects the flow in the axial direction. In addition to this desired effect, there is also an influence on the flow in the circumferential direction.
  • the solids cake In order to achieve effective conveying of the solids which form a solids cake with the screw, it is necessary for the solids cake not to rotate with respect to the drum, but to glide as close to it as possible. Between the solids cake and the screw only a relative movement in the circumferential direction is fed.
  • the invention has the object to remedy the above-described problem of relatively high forces during operation in the area in which the baffle plate and the screw blade or the worm helix meet in the conveying direction, with simpler design means.
  • the at least one or the window-like openings bring several advantages with it.
  • the measure is structurally particularly simple to implement and inexpensive.
  • the snail extends on either side of the baffle plate so that it is cut by it.
  • FIG. 3 shows a known solid bowl screw centrifuge with a rotatable drum 1 with horizontal axis of rotation D.
  • a rotatable with a differential speed to the drum 1 screw 2 is arranged, which has a helical screw blade 3, which is arranged on the outer circumference of a screw body 4.
  • An inlet pipe 5 serves to feed a product to be processed via a distributor 6 into the drum 1.
  • At least one liquid outlet 7 and a solids discharge 8 serve to discharge at least one liquid phase and at least one solid phase.
  • baffle plate 9 On the worm body 4, at least one baffle plate 9 is arranged in addition to the screw 3, which is formed from a substantially completely around the worm body 4 circumferential ring or disc element here.
  • the baffle plate 9 intersects in at least one peripheral region with the baffle plate 9, wherein wedge-shaped regions 10, 13 are formed between the baffle plate 9 and the screw blade 3.
  • first wedge region 10 In the flow direction of the solids for the solids discharge axially "first" wedge region 10 according to the invention at least one window-like opening 11, in the screw blade 3, formed, which allows a flow of material through the Scheckenblatt 3.
  • a corresponding window-like opening 12 may be provided in a further wedge area 13, which is formed on the other side of the baffle plate 9 in the region in which it meets the worm blade 3.
  • Each of the apertures 11, 12 is preferably formed such that in each case a web of material 14, 15 and 16, 17 of the screw blade 3 is still standing on the inner and / or outer circumference of the screw body 4.
  • the outer material webs 14, 15 may be reinforced by welds or the like. To strengthen the construction and to avoid imbalances by higher mass in this area.
  • the openings 11, 12 can also start directly on the outer circumference of the screw body and / or enforce it radially completely outwards.
  • the distance of the edge of the apertures 10, 11 to the baffle plate should be particularly preferred 0 mm, preferably less than 10 mm.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer Stauscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei Vollmantel-Schneckenzentrifugen wird durch den Einsatz von Stauscheiben ein Aufstaueffekt bewirkt, der die Strömung in axialer Richtung betrifft. Neben diesem an sich gewünschten Effekt kommt es auch zu einer Beeinflussung der Strömung in Umfangsrichtung. Um eine effektive Förderung der Feststoffe, die einen Feststoffkuchen ausbilden, mit der Schnecke zu erreichen, ist es erforderlich, dass sich der Feststoffkuchen nicht gegenüber der Trommel dreht sondern möglichst an ihr gleitet. Zwischen dem Feststoffkuchen und der Schnecke findet nur eine Relativbewegung in Umfangsrichtung satt.
  • Bekannte Schneckenzentrifugen zeigen die FR 543072 , die US 4,245,777 und die DE 44 08 717 A1 .
  • Nach der in Fig. 2 und 3 dargestellten bekannten Konstruktion kommt es in bestimmten Winkelbereichen der Schnecke zwangsläufig zur Mitnahme des Feststoffkuchens ("Rundläufer") in einem keilförmigen Bereich "A", in welchem die Stauscheibe und das Schneckenblatt bzw. die Schneckenwendel in Förderrichtung zusammentreffen und in dem im Betrieb relativ hohe Kräfte auftreten. Die Drehrichtung der Schnecke ist mit U bezeichnet. Mit den Pfeilen P1 ist angedeutet, wie die Stauscheibe überströmt wird. Die Pfeile P2 bezeichnen dagegen die Relativströmung gegenüber der Schnecke in weiter Entfernung von der Stauscheibe.
  • In der WO 02/05966 A2 wird zur Lösung dieses Problem vorgeschlagen, in dem Keilbereich ein Blech anzuordnen.
  • In der DE 101 25096 A1 wird zwar vorgeschlagen, in die Schnecke Bohrungen einzubringen, welche ein Rückströmen einer Flüssigkeit erlauben. Die Bohrungen sind zur Stauscheibe beabstandet. Die vorstehend beschriebene Problematik wird damit noch nicht zufriedenstellend gelöst.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, das vorstehend beschriebene Problem der relativ hohen Kräfte im Betrieb in dem Bereich, in welchem die Stauscheibe und das Schneckenblatt bzw. die Schneckenwendel in Förderrichtung zusammentreffen, mit einfacheren konstruktiven Mitteln zu beheben.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Der wenigstens eine oder die fensterartigen Durchbrüche bringen gleich mehrere Vorteile mit sich.
  • So wird auf einfache Weise die Ansammlung von Feststoffen im Keil vermieden.
    Hierdurch wird das aufzubringende Schneckendrehmoment verringert, was auch in einer geringeren Stromaufnahme resultiert. U.U. sind sogar kleinere Getriebe zwischen Antriebsmotor (nicht dargestellt) und Schnecke einsetzbar.
  • Darüber hinaus ergibt sich eine geringere mechanische Belastung der Wendel und sogar ein geringerer Verschleiß der Trommel im Bereich der Stauscheibe.
  • Darüber hinaus ist die Maßnahme konstruktiv besonders einfach umzusetzen und kostengünstig.
  • Insgesamt werden die Verfahrenwerte verbessert.
  • Die Schnecke erstreckt sich jeweils auf beiden Seiten der Stauscheibe, so dass sie von ihr geschnitten wird.
  • Wird eine mehrgängige Schnecke eingesetzt, sind mehrere Schneckenblätter vorhanden, wobei die Stauscheibe dann beide Schneckengänge schneidet.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1a
    eine Draufsicht auf einen Bereich einer Schnecke einer erfindungsgemäßen Vollmantel-Schneckenzentrifuge;
    Fig. 1b
    einen Schnitt senkrecht zur Drehachse durch die Vollmantel-Schneckenzentrifuge aus Fig. 1a; und
    Fig. 2a
    eine Draufsicht auf einen Bereich einer Schnecke einer bekannten Vollmantel-Schneckenzentrifuge;
    Fig. 2b
    einen Schnitt senkrecht zur Drehachse durch die Vollmantel-Schneckenzentrifuge aus Fig. 2a; und
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach dem Stand der Technik.
  • Figur 3 zeigt eine bekannte Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit einer drehbaren Trommel 1 mit horizontaler Drehachse D. In der Trommel 1 ist eine mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel 1 drehbare Schnecke 2 angeordnet, die ein wendelartiges Schneckenblatt 3 aufweist, das am Außenumfang eines Schneckenkörpers 4 angeordnet ist.
  • Ein Zulaufrohr 5 dient zur Zuleitung eines zu verarbeitenden Produktes über einen Verteiler 6 in die Trommel 1. Wenigstens ein Flüssigkeitsablauf 7 und ein Feststoffaustrag 8 dienen zum Austrag wenigstens einer Flüssigkeits- und wenigstens einer Feststoffphase.
  • Auf dem Schneckenkörper 4 ist ergänzend zur Schnecke 3 wenigstens eine Stauscheibe 9 angeordnet, die aus einem hier im wesentlichen vollständig um den Schneckenkörper 4 umlaufenden Ring bzw. Scheibenelement gebildet wird. Die Stauscheibe 9 kreuzt sich in wenigstens einem Umfangsbereich mit der Stauscheibe 9, wobei keilförmige Bereiche 10, 13 zwischen der Stauscheibe 9 und dem Schneckenblatt 3 gebildet werden.
  • Die Drehrichtung der Schnecke wird wiederum mit U bezeichnet und mit den Pfeilen P2 die Relativströmung gegenüber der Schnecke in weiter Entfernung von der Stauscheibe.
  • In dem in Strömungsrichtung der Feststoffe zum Feststoffaustrag axial "ersten" Keilbereich 10 ist erfindungsgemäß wenigstens ein fensterartiger Durchbruch 11, in dem Schneckenblatt 3, ausgebildet, welcher einen Durchfluss von Material durch das Scheckenblatt 3 ermöglicht.
  • Derart bleibt die Funktion der Stauscheibe 9 erhalten. Es wird aber vermieden, dass im Keilbereich 10 zu hohe Kräfte auftreten. Da die Schnecke 3 durchströmt werden kann, findet in dem Keilbereich 10 keine Ansammlung von Feststoffen mehr statt.
  • Ein entsprechender fensterartiger Durchbruch 12 kann in einem weiteren Keilbereich 13 vorgesehen sein, der auf der anderen Seite der Stauscheibe 9 in dem Bereich ausgebildet ist, in dem sie auf das Schneckenblatt 3 trifft.
  • Auch hier wird durch die Durchströmung eine Herabsetzung der auftretenden Kräfte erreicht.
  • Jeder der Durchbrüche 11, 12 wird vorzugsweise derart ausgebildet, dass am Innen- und/oder Außenumfang des Schneckenkörpers 4 jeweils noch ein Materialsteg 14, 15 und 16, 17 des Schneckenblattes 3 stehen bleibt.
  • Die äußeren Materialstege 14, 15 können durch Aufschweißungen oder dgl. verstärkt sein, um die Konstruktion zu stärken und um durch höhere Masse in diesem Bereich Unwuchten zu vermeiden.
  • Die Durchbrüche 11, 12 können aber auch direkt am Außenumfang des Schneckenkörpers ansetzen und/oder es radial vollständig nach außen hin durchsetzen.
  • Vorzugweise grenzt der/grenzen die Durchbrüche 11, 12 ferner in Umfangsrichtung jeweils direkt an den jeweiligen Bereich 18, 19 an, in dem die Stauscheibe 9 mit dem Schneckenblatt 3 zusammentrifft. D.h., die Stauscheibe selbst bildet dann einen Teil des Randes der Durchbrüche 11, 12. Dies wird besonders bevorzugt, denn ist die Wirkung der Durchbrüche ist hier besonders vorteilhaft. Insgesamt sollte der Abstand des Randes der Durchbrüche 10, 11 zur Stauscheibe insofern besonders bevorzugt 0 mm, vorzugsweise weniger als 10 mm betragen.

Claims (7)

  1. Vollmantel-Schneckenzentrifuge mit
    a. einer drehbaren Trommel (1) und einer in der Trommel (1) angeordneten, mit einer Differenzdrehzahl zur Trommel (1) drehbaren Schnecke (2), die wenigstens ein wendelartiges Schneckenblatt (3) aufweist, das am Außenumfang eines Schneckenkörpers (4) angeordnet ist,
    b. und mit wenigstens einer auf dem Schneckenkörper (4) angeordneten Stauscheibe (9), die in wenigstens einem Bereich (19, 18) mit dem Schneckenblatt (3) zusammentrifft, so dass wenigstens ein keilförmiger Bereich (10, 13) zwischen der Stauscheibe (9) und dem Schneckenblatt (3) ausgebildet ist,
    c. wobei in dem wenigstens einen Keilbereich (10) wenigstens ein fensterartiger Durchbruch (11) in dem Schneckenblatt (3) ausgebildet ist, der einen Durchfluss von Material durch das Schneckenblatt (3) ermöglicht,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    d. die Stauscheibe in zwei keilförmigen Bereichen (19, 18) auf das Schneckenblatt (3) trifft und dass auf beiden Seiten der Stauscheibe (9) jeweils in den beiden keilförmigen Bereichen (10, 13) einer der fensterartigen Durchbrüche, (11, 12) im Schneckenblatt ausgebildet ist.
  2. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch oder die Durchbrüche (11, 12) in Umfangsrichtung jeweils direkt an den jeweiligen Bereich (18, 19) angrenzt/angrenzen, in dem die Stauscheibe (9) mit dem Schneckenblatt (3) zusammentrifft.
  3. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch (11, 12) derart ausgebildet ist, dass am Innenumfang des Schneckenkörpers (3) ein Materialsteg (16, 17) des Schneckenblattes (3) stehen bleibt.
  4. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Durchbruch (11, 12) derart ausgebildet ist, dass am Außenumfang des Schneckenkörpers (3) ein Materialsteg (14, 15) des Schneckenblattes (3) stehen bleibt.
  5. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Materialstege (14, 15) verstärkt ausgelegt sind.
  6. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (11, 12) direkt am Außenumfang des Schneckenkörpers (4) ansetzen.
  7. Vollmantel-Schneckenzentrifuge nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (11, 12) direkt am Außenumfang des Schneckenkörpers (4) ansetzen und das Schneckenblatt (3) radial vollständig durchsetzen.
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